JP2004282542A - デジタル無線通信システムにおける通信方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】伝送回線品質の劣化によって信号の同期ワード部分に誤りが発生すると、チャネル構成の判別を正しく行うことができなくなり、誤ったチャネルで処理してしまうと音声通信(TCH)時には音声の途切れ、データ通信(FACCH)時にはデータの欠落が発生する等の問題がある。
【解決手段】基地局と移動局とを少なくとも通信用物理チャネルを持つ無線チャネルで通信するデジタル無線通信システムであって、上記通信用物理チャネルの少なくとも1つの機能チャネルを誤り訂正、誤り検出の符号化を行う第1のチャネルと、符号化を行わない第2のチャネルとで構成し、上記第1のチャネルと第2のチャネルを切換えて使用する通信方法において、上記第1のチャネルと第2のチャネルの判別を少なくとも誤り訂正、誤り検出の符号化を行う上記第1のチャネルの誤り検出結果を用いて判別し、上記判別結果に基いて上記第1のチャネルと第2のチャネルの復号処理をする。
【選択図】図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システムにおける通信方法に関し、特に、無線通信システムにおける通信用物理チャネルを用いた通信方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
現在、実用化されているデジタル無線通信システムは、図7に示されるように制御局71と制御局71の通信エリア72(あるいは通信ゾーンとも言われる)内にある複数の移動局M1、M2、・・・との通信接続サービス、あるいは、中継局73の通信エリア74内にある複数の移動局m1、m2、・・・と制御局71あるいは、複数の移動局M1、M2、・・・との通信接続サービスが行なわれるように構成されたシステムである。なお、制御局71の近傍には、基地局75が設置される場合もあれば、場所的に離れた場所に設置される場合もあるが、この場合、制御局71と基地局75とは、有線またはマイクロ回線等で接続されるのが一般的である。図7の場合は、制御局71と基地局75とは、同じ場所に設置される場合を示している。制御局71は、デジタル無線通信システムにおける基地局、中継局および複数の移動局間の通信接続およびサービスエリアの維持、管理を行なう。この制御局71には、回線制御装置が設置され、移動局からの発呼(call)制御あるいは通信ルートの設定を行なう制御等が行なわれる。
【0003】
このようなデジタル無線通信システムにおける基地局移動局間、あるいは中継局と移動局間は無線チャネルで通信が行われる。この無線チャネルは、この無線チャネルを構成するスロットの種類によって制御用物理チャネル(制御チャネルとも呼ばれる。)と通信用物理チャネル(通信チャネルとも呼ばれる。)の2種類で構成される。制御用物理チャネルは、共通使用スロットで構成される無線チャネルであり、例えば、複数の移動局からの接続要求に対してどの通信用物理チャネルのスロットを割当てるか等の制御情報の伝送に使用されるチャネルである。また、通信用物理チャネルは、個別割当てスロットで構成される無線チャネルである。これらの種々のチャネルは、機能チャネルとも呼ばれている。なお、この無線チャネル構成は、標準規格ARIB STD−T79で定められている。
【0004】
また、デジタル無線通信システムを用いる、例えば、列車無線システムは、図8で示すような構成となっている。即ち、列車の沿線に沿って、数Km〜数10Kmおきに、移動する列車との通信を行なう基地局81が、基地局1、基地局2、・・・・基地局nのように配置されている。これらの基地局は、列車無線中央装置82と有線83で結合され、例えば、列車84の移動と共に基地局81を順次切替え、列車84に種々の音声信号や制御データを伝送するように構成されている。また、各基地局81間は、漏洩同軸ケーブル(以下LCXと称する)85で結合され、このLCXからの漏洩する無線チャネルで列車84と通信が行なわれる。
【0005】
列車84には、車上局として移動無線機86が搭載され、基地局81との通信が行なわれる。この基地局81と移動無線機86とは、例えば、140MHz近傍の2周波数F1とF2が使用され、下り方向の通信波として周波数F1、上り方向の通信波として周波数F2のそれぞれ1周波の無線チャネルが使用されている。従って、図8に示す列車無線システムでは、通信用物理チャネルを指令通話チャネル等の用途別チャネルに分け、用途的にチャネル固定で使用している。例えば、スロット0は、指令通話チャネル、スロット1は、保守用通話チャネルというように最初からスロットを用途別に固定して使用している。従って、図8のような列車無線システムでは、通信用物理チャネルが使用され、制御用物理チャネルは、使用されない。なお、通信用物理チャネルの構成は、図7に示すデジタル無線通信システムにおいても、また図8に示す列車無線システムにおいても全く同じである。
【0006】
而して、標準規格ARIB STD−T79では、通信用物理チャネル(下り方向無線チャネルF1)の信号フォーマットは、図2に示すように定められている。なお、上り方向無線チャネルF2も周波数が異なるだけであるので、ここでは下り方向無線チャネルF1の通信用物理チャネルについて説明する。図2において、Rは、バースト過渡応答用ガード時間、Pは、プリアンブル、TCHは、トラフィックチャネル、FACCH(Fast Associated Control Channel)は、高速付随制御チャネル、SWは、同期ワード、Iは、アイドルビット、CCは、カラーコード(干渉対策コード)、SACCH(Slow Associated Control Channel)は、低速付随制御チャネルおよびGは、ガード時間である。なお、各ブロックの中に表示されている数字は、ビット数を表し、通信用物理チャネルは、320ビットで構成されている。
【0007】
さて、図8に示す基地局81、例えば、基地局1と列車84の車上局86との間で下り方向無線チャネルF1を用いて、通常の通信を行なう場合、図3(a)に示す通信用物理チャネルの信号フォーマットで音声や制御データが送られる。即ち、トラフィックチャネルTCHは、データを含む音声がTCH31および32のチャンネルで送信される。このトラフィックチャネルTCHは、π/4シフト・QPSKでデジタル変調された信号であるが、符号化は行われず、従って、誤り訂正も行われない。その結果、基地局1から無線チャネルとして伝送されたものを車上局86で受信した時、万一、送信データが誤ったとしても元の送信データには戻らないと言う問題がある。なお、低速付随制御チャネルSACCHは、データを伝送するためのチャネルであり、データは、符号化され、誤り訂正符号も付加される。また、この通常の通信を行なう場合の同期ワードSWは、ARIB STD−T79では、20ビット同期ワードパターンとしてスロットごとに異なるパターン、例えば、S1:87A4B、S2:81D75、・・・、S12:98908を使用することが定められている。
【0008】
一方、高速データ転送時、例えば、図8で示す列車無線システムでは、制御用物理チャネルは、存在しないため、列車等の制御信号は、通信用物理チャネルで送る必要がある。この場合の通信用物理チャネルの信号フォーマットの構成を図3(b)に示す。図3(a)と図3(b)の信号フォーマットを比較すると明らかなように図3(b)の信号フォーマットは、図3(a)のトラフィックチャネルTCHを一時的に高速付随制御チャネルFACCHとして使用している。
【0009】
その時の同期ワードSWは、上述した通常の同期ワードをビット反転したパターンを使用するものと規定されている。ここで、TCHは符号化を行わないチャネルであり、高速付随制御チャネルFACCHは、誤り検出、誤り訂正の符号化を行うチャネルである。なお、図7に示すデジタル無線通信システムでは、制御用物理チャネルと通信用物理チャネルを使用するため、通信用物理チャネルは、常時、図3(a)のような信号フォーマットが使用される。しかし、例えば、このデジタル無線通信システムをデジタル地域防災無線システムとして使用する場合、緊急の端末の呼び出しや、応答あるいは回線接続制御等の呼制御メッセージを転送する時などで図3(b)に示す信号フォーマットが使用される場合がある。
【0010】
ここで、高速付随制御チャネルFACCHの符号化/復号化手順を図4で説明する。まず、送信時のFACCHの符号化手順は、誤り検出のための符号化であるCRC符号化41を行い、ビット合わせのための固定ビット挿入付加42を行う。この信号を誤り訂正符号である畳み込み符号化43を行ない、インタリーブ44の処理を行って送信する。受信側のFACCHの復号化手順は、インタリーブを解除するデインタリーブ45を行い、誤り訂正を行うビタビ復号46を行った後、送信時に挿入した固定ビット除去47を行い、最後にCRC誤り検出48の処理を行い、元の信号を復号する。
【0011】
次に、図3に示すような信号フォーマットの信号を受信した時のデコード処理の動作フローの例を図5に示す。デコード処理では、まず、受信した信号をデスクランブル処理51を行い、送信時にスクランブルをかけている範囲のスクランブルをはずす。次に信号分離処理52を行い、受信した信号を図3の信号フォーマットに従って各機能チャネルや各ビットに分離する。次にTCHまたはFACCH処理53を行い、TCHデータの書き出し、またはFACCHを復号してデータの書き出しを行う。最後にSACCH処理54を行い、低速付随チャネル(SACCH)を復号してデータの書き出しを終了する。
【0012】
而して、先にも説明したが、通信用物理チャネルが図3(a)の通常時の使用か、図3(b)の高速データ転送なのかの判定を行わないと、TCH処理またはFACCH処理53を行うことができない。TCHまたはFACCH処理53の詳細な動作を図6に示すフローチャートを用いて説明する。
【0013】
図6は、従来の通信用物理チャネル構成判別方法の一例を説明する図である。まず、受信信号から同期ワードSWによるチャネル構成判定ステップ61にて図3(a)の通常時の使用か、図3(b)の高速データ転送なのかの判定を行う。この判定は、同期ワードSWのビット判定で行っている。即ち、前述したように図3(a)か、図3(b)かは、同期ワードSWをビット反転して使用しているため、この同期ワードのビット判定から通常時(図3(a))か、高速データ転送(図3(b))かを判定している。なお、20ビットの中には、誤り等も存在するので、実際には、誤りの少ない方の同期ワードSWに対応するチャネル構成を選択する。
【0014】
同期ワードSWによるチャネル構成判定61にてTCHと判断された場合は、TCH処理62にてTCHデータの書き出しを行い、図6に示す処理は終了となる。一方、FACCHと判断された場合は、FACCH処理63にてFACCHの復号処理を行ってFACCHデータの書き出しを行い、図6に示す処理は終了となる。
【0015】
以上のように、従来の通信用物理チャネル構成判別方法は、受信した同期ワードSWのビット判定に基いて行われているが、ビット反転による方法は、伝送回線の品質の劣化、例えば、フェージング等により誤り率が増加すると、誤ったビット判定を行う等の問題があった。
【0016】
なお、音声データの送信区間を高速付随チャネルとして利用し、制御データを伝送させる場合の受信装置(例えば、特許文献1参照。)についての技術があるが、これは、制御データなどの音声データ以外のデータの伝送によるノイズを音声として出力させないための技術である。
【0017】
また、誤り訂正符号化された情報の伝送を考慮しない通信システムに対し、その変更を最小限にとどめた上で、誤り訂正符号化されていない情報と誤り訂正符号化された情報の異なる形式のフレームを同時に取り扱うことのできる通信システム(例えば、特許文献2参照。)がある。
【0018】
【特許文献1】
特開平9−139980号公報(第2−3頁、図1)
【特許文献2】
特開平8−46599号公報(第3頁、図1)
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の方法では、伝送回線品質の劣化によって信号の同期ワード部分に誤りが発生すると、チャネル構成の判別を正しく行うことができなくなる可能性があり、その場合、誤ったチャネルで処理してしまうため、音声通信(TCH)時には音声の途切れ、データ通信(FACCH)時にはデータの欠落が発生する等の問題がある。
【0020】
本発明の目的は、伝送回線品質の劣化による誤処理の発生を低減するデジタル無線通信システムにおける通信方法を提供することである。
【0021】
本発明の他の目的は、音声通信(TCH)か、データ通信(FACCH)かを正しく判別できるデジタル無線通信システムにおける通信方法を提供することである。
【0022】
本発明の更に他の目的は、チャンネル処理時の処理量を低減できるデジタル無線通信システムにおける通信方法を提供することである。
【0023】
【課題を解決するための手段】
本発明のデジタル無線通信システムにおける通信方法は、基地局と移動局とを少なくとも通信用物理チャネルを持つ無線チャネルで通信するデジタル無線通信システムであって、上記通信用物理チャネルの少なくとも1つの機能チャネルを誤り訂正、誤り検出の符号化を行う第1のチャネルと、符号化を行わない第2のチャネルとで構成し、上記第1のチャネルと第2のチャネルを切換えて使用する通信方法において、上記第1のチャネルと第2のチャネルの判別を少なくとも誤り訂正、誤り検出の符号化を行う上記第1のチャネルの誤り検出結果を用いて判別し、上記判別結果に基いて上記第1のチャネルと第2のチャネルの復号処理をすることにより構成される。
【0024】
また、本発明のデジタル無線通信システムにおける通信方法において、上記第1のチャネルの誤り検出結果を用いて判別する前に、上記機能チャネルとは異なる別の機能チャネルの判別に基いて上記第1のチャネルと第2のチャネルの判別をするように構成される。
【0025】
また、本発明のデジタル無線通信システムにおける通信方法において、上記機能チャネルとは異なる別の機能チャネルの判別に基いて上記第1のチャネルと第2のチャネルの判別をするステップは、上記通信用物理チャネルに含まれる同期ワードの誤りビット数に基いて判別するステップである。
【0026】
更に、本発明のデジタル無線通信システムにおける通信方法において、上記第1のチャネルと第2のチャネルの判別は、上記無線チャネルの伝送回線の品質に基いて上記通信用物理チャネルに含まれる同期ワードの誤りビット数に基いて判別するステップか、上記第1のチャネルの誤り検出結果を用いて判別するステップかを選択することで達成される。
【0027】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図1および図9を用いて説明する。なお、本発明において使用するデジタル無線通信システムは、図7に示されるデジタル無線通信システムあるいは図8に示される列車無線システムであり、その詳細については、既に説明したので、ここでは説明を省略する。また、図9は、本発明で使用される送受信装置であり、図7で示されるデジタル無線通信システムの基地局75あるいは移動局M1、M2・・およびm1、m2・・、また、図8で示される列車無線システムの基地局81あるいは車上局86に搭載されている。これらの送受信装置は、類似の構成であるので、ここでは図9に示す送受信装置で説明することにする。
【0028】
図9において、アンテナからの入力信号が端子91を介して高周波部92に供給される。高周波部92では、所定の周波数の受信信号を中間周波信号に変換し、復調部93に供給される。復調部93では、それぞれのシステムに適応される変調方式に対応した復調処理を行い、データ処理部94に供給する。データ処理部94では、復調された受信信号のスロットタイミングを、受信信号に含まれた同期ワードSWなどから判断すると共に、この判断した各スロット内のデータを図5に示す処理フローに従って処理される。また、FACCHの復号については、図4に示すFACCH復号手順に従って復号する処理等を行なう。復号された音声データについては、音声処理部95に供給され、所定の音声データに変換され、スピーカ部96から出力される。また、データ処理部94で復号処理された制御データ等は、制御部99に供給され、送受信の状態設定や司令等の情報を例えば表示部101に表示される。
【0029】
次に、送信系の構成について簡単に説明する。音声は、マイク部97から音声データとして音声処理部95に供給され、所定のデジタル音声データに変換され、データ処理部94に送られる。また、送信データは、入力部100から制御部99を介してデータ処理部94に送られる。データ処理部94では、例えば、ARIB STD−T79で定めている無線チャネルの信号フォーマットに従い変換され、復調部98で所定の変調方式に変換された後、高周波部92および出力端子91を介してアンテナ(図示せず)から送信される。
【0030】
而して、本発明で使用されるデータ処理部94で処理される通信用物理チャネル構成の判別方法について、以下詳細に説明する。図1は、図5に示すTCHまたはFACCH処理53の詳細動作を表すフローチャートである。図1において、まず、例えば、基地局81から送信される信号F1を車上局86が受信すると、同期ワードSWによるチャネル構成判定ステップ11において、図3に示す通信用物理チャネル信号の受信した同期ワードSWについて、図3(a)に示す通常時の同期ワードSWか、図3(b)に示す高速データ転送時の同期ワードかを判定する。本発明の実施例では、通常時の同期ワードSWを例えば、ARIB STD−T79で定めている同期ワードパターンS1(87A4B)信号とし、高速データ転送時の同期ワードを(S1)信号とする。ここに、(S1)信号は、S1信号に対してビット反転されていることを表すものとする。
【0031】
さて、データ処理部94で受信信号の同期ワードSWがS1信号、従って、受信信号は、図3(a)の信号フォーマットであることを検出すると、ステップ12に進む。しかし、受信信号の同期ワードSWが(S1)信号、従って、受信信号は、図3(b)の信号フォーマットであることを検出すると、ステップ13へ進む。
【0032】
ステップ12では、予め誤り許容ビット数を決めておき、同期ワードSWによるチャネル構成判定11で求めた誤りビット数が誤り許容ビット数以下であるかを判断する。誤りビット数が誤り許容ビット数以下である場合は、回線品質が良い状態であり、同期ワードSWによる判断が信頼できるものであると判断し、ステップ15へ進む。一方、誤りビット数が誤り許容ビット数以上である場合は、回線品質が悪い状態であり、同期ワードSWによる判定は、信用できないと判断し、FACCHの誤り検出結果によるチャネル構成判別を行うためにステップ13に進む。即ち、例えば、同期ワード20ビットの内、誤っているビット数が2ビット未満であれば、この信号は、図3(a)に示す通常時の伝送信号と判定し、ステップ15に進む。しかし、誤っているビット数が2ビット以上であれば、図3(a)に示す通常時の伝送信号ではないとして、ステップ13に進む。なお、誤っているビット数は、伝送回線の誤り率等により適宜実験的に定めることができる。
【0033】
ステップ13では、図3(b)に示す高速データ転送時の信号フォーマットとして、図4に示すFACCH復号処理を行なう。即ち、FACCHは、前述したように誤り訂正符号付の信号であるため、これをFACCH処理で復号すると、復号結果から誤りの有無が判別できるので、誤りがなければ、この信号は、図3(b)の信号であると判断し、処理を終了する。しかし、誤りがあれば、この信号は、図3(b)の信号でないと判断し、ステップ15に進む。
【0034】
ステップ15では、ステップ12あるいは14からの信号を図3(a)に示す通常時の伝送信号として、TCH処理する。即ちTCHデータを書き出し、処理を終了する。
【0035】
以上説明したように受信信号が図3(a)に示す通常時の受信信号か、図3(b)に示す高速データ転送時の受信信号かを同期ワードSWおよびFACCHの判定結果を用いて行うことで、回線品質が劣化して受信信号に誤りが発生した場合においても、FACCHの誤り訂正能力の範囲内であれば通信用物理チャネル構成の判別を正確に行うことができる。
【0036】
なお、上記実施例では、通常時の同期ワードと高速データ転送時の同期ワードをビット反転させた同期ワードを使用した場合について説明したが、例えば、通常時の同期ワードと高速データ転送時の同期ワードを異なる同期ワードを使用した場合、例えば、ARIB STD−T79で定めている同期ワードパターンS1〜S12の内の異なる同期ワードパターンを使用したものにおいても本発明を実施すれば、誤りの少ない通信用物理チャネル構成の判別を行うことができることは言うまでもない。
【0037】
また、同期ワードSWの誤りビット数を確認することで現在使用中の回線品質を確認し、回線品質が所定値以上であれば、従来のチャネル構成の判別法を行い、回線品質が所定値より悪くなった場合のみ、本発明で使用したチャネル構成の判別をFACCHの誤り判定結果によって行うようにすれば、データ処理部94の処理量の増加を抑えることもできる。なお、上記実施例では、同期ワードSWの誤りビット数に基き回線品質を算出する方式を採用しているが、回線品質の劣化は、受信電界強度を算出することでも判定できるので、この受信電界強度を利用することもできる。
【0038】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載されたデジタル無線通信システムにおける通信方法の実施例に限定されるものではなく、上記以外に、デジタル無線通信システムに広く適応することが出来ることは、言うまでも無い。
【0039】
【発明の効果】
本発明は、通信チャネル構成の判別を、誤り訂正、誤り検出の符号化を行うチャネルの誤り判定結果を用いて行うことで、回線品質が劣化して受信信号に誤りが発生した場合でも、符号化を行うチャネルに用いた誤り訂正符号の誤り訂正能力の範囲内であれば通信チャネル構成の判別を正確に行うことができる。さらに、回線品質の状態によって、本発明と従来の通信チャネル構成判別方法を切換えることで、通信チャネル構成判別処理時の処理量の増加を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の処理フローチャートを説明するための図である。
【図2】従来の通信用物理チャネルの信号フォーマットを説明するための図である。
【図3】従来の通信用物理チャネルの信号フォーマットの一例を説明するための図である。
【図4】従来のFACCH符号化、複合化手順を説明するためのブロック図である。
【図5】従来の復号のための信号処理を説明するフローチャートを示す図である。
【図6】従来の通信用物理チャネルの判別方法を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図7】本発明に使用されるデジタル無線通信システムの一実施例を示す構成図である。
【図8】本発明に使用される列車無線システムの一実施例を示すブロック構成図である
【図9】本発明に使用される送受信機の一実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
11:同期ワードによるチャネル構成判定処理ステップ、12:同期ワードの誤りビット数判定ステップ、13:FACCH処理ステップ、14:FACCH誤り検出結果判定ステップ、15:TCH処理ステップ、71:制御局、72、74:通信エリア、73:中継局、M1、M2、m1、m2:移動局、81:基地局、82:列車無線中央装置、83:有線伝送路、84:移動体、85:LCX、86:車上局、91:入力端子、92:高周波部、93:復調部、94:データ処理部、95:音声処理部、96:スピーカ部、97:マイク部、98:変調部、99:制御部、100:入力部、101:表示部。

Claims (3)

  1. 基地局と移動局とを少なくとも通信用物理チャネルを持つ無線チャネルで通信するデジタル無線通信システムであって、上記通信用物理チャネルの少なくとも1つの機能チャネルを誤り訂正、誤り検出の符号化を行う第1のチャネルと、符号化を行わない第2のチャネルとで構成し、上記第1のチャネルと第2のチャネルを切換えて使用する通信方法において、上記第1のチャネルと第2のチャネルの判別を少なくとも誤り訂正、誤り検出の符号化を行う上記第1のチャネルの誤り検出結果を用いて判別し、上記判別結果に基いて上記第1のチャネルと第2のチャネルの復号処理をすることを特徴とするデジタル無線通信システムにおける通信方法。
  2. 請求項1記載のデジタル無線通信システムにおける通信方法において、上記第1のチャネルの誤り検出結果を用いて判別する前に、上記機能チャネルとは異なる別の機能チャネルの判別に基いて上記第1のチャネルと第2のチャネルの判別をすることを特徴とするデジタル無線通信システムにおける通信方法。
  3. 請求項2記載のデジタル無線通信システムにおける通信方法において、上記機能チャネルとは異なる別の機能チャネルの判別に基いて上記第1のチャネルと第2のチャネルの判別をするステップは、上記通信用物理チャネルに含まれる同期ワードの誤りビット数に基いて判別するステップであることを特徴とするデジタル無線通信システムにおける通信方法。
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